在半导体芯片制造中,“光刻”和“刻蚀”是两个紧密相连的步骤,它们也是非常关键的步骤。 “光刻”等同于通过投影在晶片上“绘制”电路图。此时,电路图实际上并未绘制在晶圆上,而是绘制在晶圆表面的光刻胶上。光刻胶的表面层是光致抗蚀剂,光敏材料将在曝光后降解。 “蚀刻”是实际上沿着光致抗蚀剂的表面显影以在晶片上雕刻电路图的图案。
半导体芯片设备蚀刻机在芯片制造领域处于国内替代的最前沿。有三个核心环节,分别是薄膜沉积,光刻和刻蚀。刻蚀是通过化学或物理方法选择性地蚀刻或剥离基板或表面覆盖膜的表面以形成由光刻法限定的电路图案的过程。
其中,光刻是最复杂,最关键,最昂贵和最耗时的环节。刻蚀的成本仅次于光刻,其重要性正在提高。薄膜沉积也是必不可少的重要过程。为了实现大型集成电路的分层结构,需要重复沉积-蚀刻-沉积的过程。
随着国际高端量产芯片从14nm到10nm到7nm,5nm甚至更小芯片的发展,当前市场上普遍使用的浸没式光刻机受到光波长的限制,密钥尺寸无法满足要求,因此必须采用多个模板过程。 使用蚀刻工艺来达到较小的尺寸,使得刻蚀技术及相关设备的重要性进一步提高。
刻蚀机是芯片制造和微处理的最重要设备之一。它使用等离子蚀刻技术,并使用活性化学物质在硅晶圆上蚀刻微电路。 7nm工艺相当于人发直径的千分之一,这是人在大型生产线上可以制造的最小集成电路布线间距,接近微观加工的极限。尽管我国的半导体设备行业与国际巨头之间仍然存在差距,但我们可以看到,无论是受环境,下游需求还是研发能力的驱动,国内半导体设备行业都发生了质的飞跃。
中微公司主要从事高端半导体芯片设备,包括半导体芯片集成电路制造,先进封装,LED生产,MEMS制造以及其他具有微工艺的高端设备。该 公司的等离子蚀刻设备已专门用于国际一线客户的集成电路和65nm至14nm,7nm和5nm先进封装的加工和制造。其中,7nm / 5nm蚀刻技术是国内稀缺性的技术。 该公司的MOCVD设备已在行业领先客户的生产线上投入批量生产,已成为基于GaN的LED的全球领先制造商。
公司的客户包括国内外的主流晶圆厂和LED制造商。随着公司产品性能的不断提高,客户的认可度和丰富度也在不断提高。公司生产的蚀刻设备的主要客户包括 全球代工领导者台积电,大陆代工领导者中芯国际,联电,海力士,长江存储等,光电厂商华灿光电、璨扬光电、三安光电 等。随着中微股份在半导体芯片设备领域的不断发展,公司在IC制造,IC封装和测试以及LED行业中的渗透率不断提高,并且越来越多国际厂商已成为公司的主要客户。公司开发的5nm蚀刻机已通过台积电的验证。 Prismo A7设备在全球基于氮化镓的LED MOCVD市场中处于领先地位,成功超过了传统的领先企业Veeco和Aixtron。
中微公司的主要业务是蚀刻设备和MOCVD设备的生产和销售,并处于国内半导体设备市场的前列。与公司有可比性的公司包括领先的国际蚀刻设备LAM和MOCVD设备领先的Veeco,以及国内两级半导体设备公司北方华创和精测电子。 在蚀刻设备市场上,中微公司与LAM之间存在很大差距,在MOCVD设备领域,中微公司具有与Veeco相近的实力。从国内来看,中微公司和精测电子处于同一水平,仅次于北华创,主要是因为公司是半导体芯片设备的后起之秀。总体而言,中微公司处于国内半导体芯片设备的第一梯队。
2020年前三季度,营业收入为14.8亿元,同比增长21.3%,归属于母公司所有者的净利润为2.8亿元,同比大幅增长105.3%。扣非净利润-4547.3万元,同比下降138.1%。其中,前三季度非经常性损益为2.44亿元。剔除政府补贴,确认的公允价值变动损益为1.55亿元,这主要是由于公司对中芯国际A股股权价值变动的投资以及LED芯片的供过于求。随着价格持续下降,下游企业面临毛利率和库存的双重压力。
A股上市公司半导体芯片刻蚀设备黑马股中微公司自2020年7月见顶后保持中期下降趋势,主力筹码相对较少控盘不足,据大数据统计,主力筹码约为21%,主力控盘比率约为31%; 趋势研判与多空研判方面,可以参考15日与45日均线的排列关系,中短期以15日均线作为多空参考,中期以45日均线作为多空参考。
半导体设备,即在芯片制造和封测流程中应用到的设备,广义上也包括生产半导体原材料所需的机器设备。在整个芯片制造和封测过程中,会经过上千道加工工序,涉及到的设备种类大体有九大类,细分又可以划出百种不同的机台,占比较大市场份额的主要有:光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机、测试机、分选机等。
半导体行业周期性带来新动能
从全球半导体发展情况来看,受宏观经济变化及技术革新影响,半导体行业存在周期性。2017-2019年,全球半导体行业来到了下滑周期。2019年,全球固态存储及智能手机、PC需求增长放缓,全球贸易摩擦升温,导致全球半导体需求市场下滑,全年销售额为4121亿美元,同比下降12.1%。进入2020年,有5G商用化、数据中心、物联网、智慧城市、汽车电子等一系列新技术及市场需求做驱动,将给予半导体行业新的动能。
全球半导体设备市场规模约600亿美元
根据国际半导体产业协会SEMI统计数据显示,近年来全球半导体设备销售额呈波动态势,2019年为597.5亿美元,比2018年的645.3亿美元的历史高点下降了7.4%。2020年一季度,全球半导体设备销售额为155.7亿美元,比2019年第四季度减少13%,但与2019年一季度相比,增长了13%。半导体设备总市值虽仅几百亿美元,但其是半导体制造的基石,支撑着全球上万亿的电子软硬件大生态,设备对整个半导体行业有着放大和支撑作用,确立了整个半导体产业可达到的硬性尺寸标准边际值。
前道设备占据主要市场份额
从半导体的制造流程来看,前道流程较多,涉及的设备种类也较多。在一个新晶圆投资建设中,设备投资一般占70-80%。而按工艺流程分类,在新晶圆的设备投资中,晶圆加工的前道设备占据主要的市场份额,约80%封测设备占据约18%的比重。
市场主要集中在中国台湾及大陆地区
近些年,在全球半导体设备消费市场中,中国大陆,中国台湾,韩国这三大市场一直排在前三位。其中,中国大陆最具发展潜力,从前些年的第三,到最近一年的第二,一直处于上升态势。
具体来看,2019年,中国台湾是半导体设备的最大市场,销售额增长了68%,达到171.2亿美元,占全球市场的比重为28.65%。中国大陆则以134.5亿美元的销售额保持其第二大设备市场的地位,占比为22.51%。排名第三的是韩国,销售额为99.7亿美元,同比下降44%,占比为16.69%。
2020年一季度,排名前三的仍是中国台湾、中国大陆以及韩国,销售额占比分别为25.82%、22.48%、21.58%。
日美荷品牌占领前位
目前全球半导体设备市场集中度较高,以美国、荷兰、日本为代表的TOP10企业垄断了全球半导体设备市场90%以上的份额。美国著名设备公司应用材料、泛林半导体、泰瑞达、科天半导体合计占据整个设备市场40%以上份额,而且均处于薄膜、刻蚀、前后道检测三大细分领域的绝对龙头地位。技术领先和近半的市场占有率,任何半导体制造企业都很难完全脱离美国半导体设备供应体系。
未来规模预计超千亿
从整体来看,尽管受疫情的影响,半导体行业及半导体设备行业依然逆势增长。存储器支出回升、先进制程投资及中国大陆积极推动半导体投资的背景下,预计2020年全球半导体设备市场将持续保持增长,市场规模预计达到632亿美元,同比增长6%2021年预计达到700亿美元2025年将超千亿美元。
以上数据来源于前瞻产业研究院《中国半导体产业战略规划和企业战略咨询报告》。
随着台积电等晶圆厂龙头开启新一轮扩产周期、技术升级、晶圆产能向大陆转移以及国内政策的大力支持,我国半导体设备及材料市场将迎来新一轮上升周期。国内5大半导体龙头,有望充分受益。总市值:80亿
华特气体成立于1999年,主营气体及气体设备的研发和生产,产品广泛覆盖工业气体、电子工业用气体及医用气体等十几个领域,其中,电子特气已覆盖国内80%的半导体客户。业务覆盖全球50多个国家和地区,是国内最大的特种气体及相关设备供应商之一。
得益于公司近二十年的技术深耕,华特气体目前不仅已获得授权专利87项,参与制定国家标准28项,更凭借过硬的技术实力打入包括中芯、德州仪器、海力士等国内外半导体巨头。率先打破了尖端领域气体材料进口制约,实现了国产替代。
正因此,华特气体得以在2020年取得净利同比提升45.3%,毛利率连续第六年高于行业平均的骄人成绩。而 随着公司持续对欧洲、日本等发达经济体业务的拓展,以及对新型材料的研发投入的加大,华特气体未来发展可期。
总市值:117亿
至纯 科技 成立于2000年,主要业务为高纯工艺系统与高纯工艺设备的设计、加工制造、安装以及配套工程、检测、厂务托管、标定和维护保养等增值服务,是国内清洗设备龙头。
目前,至纯已经实现中高端单片和槽式清洗设备的研发。其中,自主研发的8寸和12寸湿法设备已相继获得中芯、万国、德州仪器、燕东、华润等行业龙头的青睐。而受益于晶圆厂建厂潮以及半导体工艺的更新迭代所带动的新增需求, 相关机构预计,至纯 科技 未来3年业务增速有望达到48%。
总市值:138亿
安集 科技 成立于2007年,主营关键半导体材料的研发和产业化,核心为CMP抛光液和光刻胶去除剂,广泛应用于集成电路制造和先进封装领域,全球市占率约2.4%。是国内CMP抛光液龙头。
那么何为CMP抛光液?CMP抛光液广泛应用于半导体领域。由于其具有很高的技术门槛,曾长期被美国和日本企业垄断。
而为了打破国外垄断,安集 科技 从一开始便投入到抛光液的研发中,截止2018年,公司不仅获得发明专利190项,更成为国内唯一一家能够提供12英寸IC抛光液的供应商,实现了进口替代,使中国在该领域拥有了自主供应能力。
综合来看,公司CMP抛光液技术处于国际领先水平,光刻胶去除技术整体处于国内领先水平。而 随着公司与中芯国际、台积电、华润微等5大巨头客户合作的深化,业绩有望进一步增厚。
总市值:139亿
南大光电成立于2000年12月,是全球主要的MO源生产商。2014年,南大光电MO全球市占率达到28.1%,一举超越陶氏化学和默克集团等化工巨头,成为全球第一MO源生产商。
能取得这个成绩,可谓意义重大。由于MO源在化合物半导体和航天领域具有重要战略意义,因此多年被西方国家实施严厉出口限制。而得益于南大光电在此项研究上取得的突破,不仅相继获得了中芯国际、京东方等龙头企业的青睐,更使得中国成为除美国、欧洲、日本外,全球第四个拥有MO源生产能力的国家。
而随着自主研发的ArF光刻胶产品在2020年底通过市场认证,使得南大光电在半导体前段材料领域的业务拼图得到进一步完善。 而在国产替代大潮来袭的背景下,八哥认为南大光电有望在未来几年实现年产25吨193nm光刻胶产品的生产规模。
总市值:328亿
雅克 科技 成立于1997年,主营电子半导体材料、深冷复合材料以及塑料助剂材料的研发和生产。不仅是为战略新兴产业进行配套、解决国内战略新兴材料卡脖子的平台型公司。更是国内半导体材料巨头。
得益于其在深冷复合材料以及塑料助剂材料两大领域全球领先的技术实力,雅克 科技 不仅先后打入以航空、航天和航海为代表的高端装备制备市场。更在2018年通过外延并购,成功切入半导体封装材料领域。目前在半导体材料业务的盈利能力已明显高于原有主业。最近3年的毛利率始终高于行业平均。
整体来看,八哥认为雅克 科技 的赛道、技术、客户优势尽显、产业护城河持续拓宽,将在国内半导体产业、显示产业持续成长的大背景下,乘国产替代之风崛起。
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